金屬涂鍍層技術(shù)

 

    金屬熱噴涂

 

    熱噴涂（鋅、鋁、鋅鋁合金）技術(shù)是表面工程學(xué)的重要組成部分，它是一種表面強(qiáng)化和表面改性的技術(shù)，可以使基體表面具有耐磨、耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。熱噴涂技術(shù)工藝方法有很多種，其中應(yīng)用于防腐蝕領(lǐng)域的方法主有火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂、超音速噴涂（HVOF）等技術(shù)。金屬熱噴涂對噴涂用的金屬材料有具體的要求，鋅應(yīng)符合GB 470- 83中的Zn-1的質(zhì)量要求，Zn≥99.99%；鋁應(yīng)符合GB 3190-82 中的L2的質(zhì)量要求， Al≥99.5%；通常鋅鋁合金的成分為Zn- Al15，即其合金成分是Zn為85%，Al為15%，其中Zn和Al的成分應(yīng)分別符合上述標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的純度。

 

    目前在艦船防腐蝕工程中應(yīng)用最多的    熱噴涂技術(shù)主要有火焰噴涂、電弧噴涂。

 

    電弧噴涂

 

    電弧噴涂是利用電弧產(chǎn)生的高溫作熱源， 熔化兩根作為電極的金屬材料， 在高壓氣體霧化后噴涂到被噴涂表面， 形成具有防腐蝕性能金屬涂層的方法。電弧噴涂需要噴涂用電源、送絲機(jī)構(gòu)、噴槍（某些噴槍上自帶送絲機(jī)構(gòu)）以及連接噴槍與電源之間的電源線。根據(jù)電弧噴涂機(jī)的要求，選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)直徑（如2mm或3mm）噴涂金屬絲材，調(diào)整適當(dāng)?shù)膰娡侩娏鳌㈦妷汉鸵欢▔毫Φ膲嚎s氣體，噴涂得到所需的金屬涂層，噴涂的涂層孔隙率低，與基體材料的結(jié)合強(qiáng)度高。

 

    線材火焰噴涂

 

    線材火焰噴涂是利用氧乙炔燃燒火焰作熱源，壓縮空氣帶動噴槍內(nèi)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，通過送絲滾輪將線材連續(xù)地通過噴嘴中心孔送入火焰，在火焰中被加熱熔化， 并在壓縮空氣霧化成細(xì)微的顆粒后噴涂到待噴表面。設(shè)備要求：SQX1線材火焰噴槍、氧氣和乙炔供給系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)；材料要求：通常使用直徑3mm噴涂用金屬絲，并應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

 

    機(jī)械能助滲鋅

 

    機(jī)械能助滲鋅是將鋼鐵構(gòu)件裝入機(jī)械能助滲鋅裝置中進(jìn)行表面合金化防腐蝕處理的技術(shù)。采用機(jī)械能助滲鋅技術(shù)對構(gòu)件進(jìn)行滲鋅處理，需要根據(jù)構(gòu)件使用環(huán)境和工況，確定滲鋅工藝參數(shù)（滲鋅溫度280～430℃，保溫時間30～60min），以得到要求的滲層厚度，滿足使用的尺寸配合和防腐蝕期效設(shè)計(jì)要求，得到理想的金屬滲層。

 

    熱浸鍍

 

    熱浸鍍是將鋼件或鑄件浸入熔融的金屬鋅（或鋁）液中，在其表面形成鋅（或鋁）-鐵合金或鋅（或）和鋅（鋁）- 鐵合金覆蓋層的工藝過程和方法。在進(jìn)行熱浸鍍處理前，對需處理的鍍件完成全部修理、更換工作，并對所處理的復(fù)雜構(gòu)件進(jìn)行必要的拆解、開氣孔等，熱浸完成后進(jìn)行組裝。為了獲得優(yōu)良的鍍層， 需要對被鍍構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的表面處理， 如消除毛刺、清除焊渣、倒園角、除油脫脂、除銹等，使構(gòu)件表面活化。熱浸鍍鋅的溫度430～460℃，熱浸鍍鋁的溫度680～780℃，熱浸時間根據(jù)工件的大小、形狀和尺寸的不同而不同，一般在2～12min范圍。熱浸鍍后，因溫度較高， 對某些有一定變形的金屬構(gòu)件需要進(jìn)行必要的矯正處理，并清除表面殘留熔渣或其他污物。為經(jīng)熱浸鋁處理的部分管道。

 

    化學(xué)鍍

 

    在防腐蝕領(lǐng)域用得比較多的化學(xué)鍍技術(shù)是化學(xué)鍍鎳，它是在不通電的情況下， 采用金屬鎳鹽和還原劑在同一溶液中進(jìn)行自催化的氧化還原反應(yīng)，從而在固體表面沉積出金屬鍍層的一種技術(shù)。化學(xué)鍍鎳由化學(xué)鍍鎳磷和化學(xué)鍍鎳硼兩大系列組成， 但通常所稱的化學(xué)鍍鎳指化學(xué)鍍鎳磷，其工藝按磷含量可分為高、中、低三類，高磷工藝（簡稱HPEN）含磷在10％以上；中磷工藝（簡稱MPEN），含磷6-9％；低磷工藝（LPEN），含磷量為2～5％。在化學(xué)鍍鎳處理前，需要對鍍件進(jìn)行除油脫脂、活化表面處理，化學(xué)鍍鎳溶液的主要成分是NiSO4.6H2O和NaH2PO2.2H2O，為了提高溶液的壽命和獲得高性能的鍍層，鍍液中還應(yīng)用絡(luò)合劑、pH緩沖劑、加速劑和穩(wěn)定劑等。通過對化學(xué)鍍鎳工藝參數(shù)的控制， 可得到優(yōu)良質(zhì)量的鍍層，是經(jīng)化學(xué)鍍鎳處理的海水冷卻器。

 

    達(dá)克羅技術(shù)

 

    達(dá)克羅技術(shù)是指把工件直接浸入含鋅粉、鋁粉和鉻酸為主要原料的處理液中， 或?qū)⒃撎幚硪褐苯铀⑼坑诠ぜ砻妫?jīng)燒結(jié)后在工件上形成的一層含鋅、鋁、鉻等元素的無機(jī)轉(zhuǎn)化膜，即達(dá)克羅涂層。GB/T 18684-2002中將其定義為：將水基鋅鉻涂料浸涂、刷涂或噴涂于鋼鐵零件或構(gòu)件表面，經(jīng)烘烤形成的以鱗片狀鋅和鋅的鉻酸鹽為主要成分的無機(jī)防腐蝕涂層。達(dá)克羅涂層顏色為亮銀灰色，其基本性質(zhì)與鍍鋅層相似，其耐腐蝕性能較普通的鍍鋅涂層要高4倍以上，可為銅鐵基體提供犧牲陽極保護(hù)。

 

    粉末涂料防腐蝕技術(shù)

 

    粉末涂料防腐是金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕中的一個重要方面，對鋼鐵構(gòu)件和有色金屬構(gòu)件進(jìn)行表面處理后，通過特殊的技術(shù)手段，將粉末涂料均勻地涂覆在金屬構(gòu)件的表面，并在一定條件下在金屬表面形成耐蝕性能優(yōu)良的塑料涂層。根據(jù)使用的粉末不同，可以分為熱固性粉末涂料和熱塑性粉末涂料。涂覆粉末時按照工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可采用相應(yīng)的技術(shù)方法，如真空吸附法、流化床法、熱滾塑法、靜電噴塑法、熱浸涂法、火焰噴涂法，將塑料粉末均勻地涂敷于構(gòu)件的表面，經(jīng)烘烤后使其形成平整、光潔、堅(jiān)固的保護(hù)層。對需采用粉末涂料防腐的金屬構(gòu)件，均需要進(jìn)行相應(yīng)的表面處理，如除油脫脂、除銹，只有當(dāng)表面處理達(dá)到相應(yīng)的要求后才能采取粉末涂料防腐措施。

 

    火焰噴塑

 

    火焰噴塑是將塑料粉末經(jīng)送粉器輸送到手持噴槍內(nèi)，以氧-乙炔燃燒為熱源，將塑料粉末加熱到熔融狀態(tài)，高速噴到工件表面，形成噴塑層。火焰噴塑可在各種金屬及合金表面上噴涂，甚至可以在木材、混凝土上噴涂，適合大面積防腐蝕現(xiàn)場施工。噴涂的粉末既可是熱固性塑料也可是熱塑性塑料粉末。

 

    涂塑

 

    涂塑通常是指特定的工藝方法及其專用的裝備將塑料粉末均勻地涂覆在金屬構(gòu)件的表面，使其形成平整、光潔、堅(jiān)固的保護(hù)層。涂塑有多種工藝方法，如靜電噴塑、流化床涂塑、熱滾塑法等。在涂塑前，需要對表面處理，涂覆后在烘爐內(nèi)保溫一段時間，噴涂完后需要對產(chǎn)品進(jìn)行一系列檢測，如有缺陷需要進(jìn)行修補(bǔ)，確保涂層完整。

 

    管道襯塑技術(shù)

 

    管道襯塑技術(shù)就是將塑料管擠出成型并外涂粘結(jié)層后套入金屬管內(nèi)與金屬管一起加熱、加壓并冷卻定型，將塑料管與金屬管牢固的復(fù)合在一起。其原理是將套入塑管的鋼管進(jìn)行加熱，提供給內(nèi)襯塑料管熱成型和粘結(jié)成型的熱量，然后再對塑料管內(nèi)加壓，使塑料管膨脹后通過粘結(jié)層與鋼管粘結(jié)在一起，最后通過冷卻定型而成。

 

    復(fù)合塑料層一般采用聚乙稀（PE）、交聯(lián)聚乙稀（PEX）、環(huán)氧樹脂（EP）、硬聚氯乙稀（PVC-U）、氯化聚氯乙稀（CPVC）、聚丙稀（PP）、ABS、PP-R 等高分子材料。粘膠劑為熱熔膠，主要為改性PE等高分子材料，其最佳粘結(jié)性能溫度應(yīng)與襯塑溫度一致，并且應(yīng)性能穩(wěn)定可靠，不易產(chǎn)生高溫老化，與塑管和鋼管都有很好的粘結(jié)力。

 

    重防腐涂層防腐蝕技術(shù)

 

    重防腐涂層防腐時，其性能的發(fā)揮主要依賴于表面處理的質(zhì)量，特別是除油是否徹底，這是影響涂層與基體結(jié)合力的最重要因素，因此涂裝前需要進(jìn)行徹底的除油處理。

 

    重防腐涂層防腐針對艦船上易腐蝕部位在防腐蝕治理時，不便于采用其他防腐蝕技術(shù)而提出的防腐措施。采用本方法，對需要治理的部位進(jìn)行除油處理后， 采用手工和機(jī)械打磨的方法除銹，達(dá)到手工除銹等級St3級時，涂裝3道長效防腐涂料，再根據(jù)各部位的使用環(huán)境涂裝艦用配套漆。如果進(jìn)行防腐蝕治理部位的場所允許，盡量采用噴砂除銹表面處理，增強(qiáng)涂層與基體的結(jié)合力，提高其防腐蝕效果。

 

    犧牲陽極保護(hù)技術(shù)

 

    犧牲陽極用于在有腐蝕性介質(zhì)存在的情況下消耗自身、使受保護(hù)的基體材料免受腐蝕。在海洋環(huán)境中，艦船外板水線以下長期浸泡在海水中，腐蝕環(huán)境相當(dāng)惡劣，除了采用涂料保護(hù)、外加電流陰極保護(hù)外，犧牲陽極也是常用的、有效的輔助保護(hù)手段。船內(nèi)機(jī)艙因管道、設(shè)備泄漏海水以及冷凝水流到艙底部，造成了惡劣的腐蝕環(huán)境，通常也用犧牲陽極作為輔助防腐手段。管道陽極由以前的鋅塞發(fā)展到現(xiàn)在的鋅環(huán)、鐵環(huán)防腐，取得了較好的防腐效果。